JPH10272815A - ドットラインプリンタのシャトル制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、部品点数削減による組立て性及び
保守性の向上と小型で低価格なシャトル機構部を提供す
ることと機器の信頼性を向上させることを課題とする。 【解決手段】 シャトル動作による可動物体の慣性力に
よるロータやロータに対し遅れて来るハンマバンク及び
カウンタウェイトのオーバーランを吸収するようにステ
ッピングモータの相切り換えを工夫する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はドット印字用印字ハ
ンマを駆動機構により駆動させ、ドットマトリクス形式
で印刷を行うドットラインプリンタのシャトル制御方式
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４に、ドットラインプリンタの印刷原
理を示す。

【０００３】図示していない複数個の印字ハンマ及び印
字ハンマの駆動機構を搭載したハンマバンンク１０はタ
イミングベルト１２に結合されている。また、ハンマバ
ンク１０とは逆位相で動作するカウンタバランサ１４も
同様にタイミングベルト１２に結合されている。

【０００４】タイミングベルト１２には少なくとも一対
のプーリ１６が取り付けられており、正逆転可能なステ
ッピングモ−タ２０によって前記プーリ１６の一方がシ
ャトル駆動回路５０によって駆動されることにより、前
記ハンマバンク１０及びカウンタバランサ１４が桁方向
に互いに逆位相で往復運動する。

【０００５】ハンマバンク１０にはリニアセンサ６０が
取り付けられており、ハンマバンク１０が移動すると一
定の間隔で信号を出力し、この信号に基づいてシャトル
制御回路４０を介し印刷制御装置３０が前記印字ハンマ
駆動機構を駆動し、これにより印字ハンマはインクリボ
ン１００を介して印刷用紙２００の所定の位置に印刷を
行う。

【０００６】ハンマバンク１０の所定量の１ストローク
分の印刷が終了すると、ステッピングモータ２０が反対
方向に回転することによりハンマバンク１０の移動方向
が反転し、次の印刷位置に移動する間に、用紙搬送用モ
ータ３００により駆動される一対の用紙搬送用トラクタ
４００によって、印刷用紙２００が所定量搬送され、次
のストロークの印刷が開始される。

【０００７】一方、印刷用ハンマの駆動周期は、図示し
ない駆動回路によって前記ハンマが駆動されてから印刷
用紙に打撃し、再び元の位置に戻ってくるまでの時間Ｔ
ｒ（以下、ハンマリピータビリティと呼ぶ）で決定さ
る。また、シャトル速度Ｖは、Ｖ＝Ｄ／Ｔｒで決まる。
ここで、Ｄは桁方向のドット密度を表す。従って、印刷
速度はシャトルの往復速度に左右され、ドット密度Ｄ及
びハンマリピータビリティＴｒを変化させることで数段
階の印刷速度を実現できる。一般的には、１８０ｄｐｉ
(dot/inch、ここでは便宜上モード１という)、１２０ｄ
ｐｉ（モード２）、９０ｄｐｉ（モード３）の３モード
からなることがよくある。

【０００８】図５に従来技術におけるある印刷モードで
の１ストローク分のハンマバンク１０の速度カーブとス
テッピングモータ２０の相切り換えのタイミングの関係
を示す。

【０００９】ハンマバンク１０は、停止状態から等加速
で加速され所定量の等速運動の後、等加速で減速し、減
速終了後すぐに加速、等速、減速を繰り返す。

【００１０】前記ステッピングモータ２０は、ステータ
巻線の励磁相を順次切り換えることによりロータを回転
させるモータであり、モータの回転角度は励磁相の切り
換え回数ににより決まる。また、前記切り換え回数は、
ハンマバンク１０の１ストロークの移動量により決定さ
れる。このため、エンコーダやタコジェネレータ等によ
り常にモータの動作を監視しながら速度制御や位置決め
を行う必要がない、いわゆる開ループ制御が可能であ
り、機器の構成を単純にすることができる。

【００１１】一方で、ドットラインプリンタの印刷速度
はハンマバンク１０の移動速度でほぼ決定されるため、
ハンマバンク１０を可能な限り高速でかつ短周期で動作
させたい。そのためには加速・減速の加速度を高くする
必要があるが、反面、ロータに加わる慣性力は大きくな
る。特に加速・減速区間いおいて最大の慣性力が発生
し、減速時所定量の相切り換えが終了してもロータは所
定位置に停止することができずオーバーランし、図６に
示す様な動作をする。ここで、実線はステッピングモー
タ２０のロータの動き、点線はハンマバンク１０の理想
カーブ、一点鎖線はハンマバンク１０の動きを表してい
る。

【００１２】ステッピングモータ２０はオーバーランが
大きすぎると、次の励磁相の切り換え周波数にロータが
追従でず脱調という現象が発生する。図において、（Ｘ
１）は理想停止位置に対するロータのオーバーラン量
で、（Ｘ２）はタイミングベルト１２の伸びによるオー
バーラン量であり、例えば２相励磁の場合、前記（Ｘ
１）≧４ステップオーバーランすると脱調する。

【００１３】また一方で、可動部であるハンマバンク１
０やカウンタバランサ１４は、タイミングベルト１２の
伸びや機構部のガタ等によりロータの動きよりわずかに
遅れて動作するため、ロータが停止し逆方向に加速を始
めるときはまだ停止しておらず、ロータの回転方向とは
逆方向の慣性力が発生している。この慣性力が、モータ
の最大出力トルクを越えたときもモータは脱調する。

【００１４】このような脱調現象は、通常のシャトル反
転動作においては問題なく動作しても、一時的な負荷変
動や継時的な機構部の変動によりまれに発生することが
ある。

【００１５】そこで、一般的にはドットラインプリンタ
のシャトル機構部においては、一時的な負荷変動や継時
的変動に対しても往復動作する物体の慣性力に十分耐え
られるトルクを発生するモータを使用したり、エンコー
ダやタコジェネレータ等で常にモータの動作を監視しな
がら回転速度の制御や位置決めを行う閉ループ制御を行
う必要があった。

【００１６】

【本発明が解決しようとする課題】前述のように、ステ
ッピングモータが脱調することは、機器の信頼性が低下
となる。また、高トルク出力のステッピングモータの使
用やエンコーダ等による閉ループ制御を行うことは、機
器のコストアップになるという課題があった。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題は、複数個の印
字ハンマ及び該印字ハンマの駆動機構を有するハンマバ
ンクと該ハンマバンクとは逆位相で動作するカウンタバ
ランサを一対のプーリとエンドレスの搬送帯に結合し、
前記プーリの一方に連結されたステッピングモ−タを加
速減速の繰り返しにより正逆転駆動することにより、前
記ハンマバンクとカウンタバランサを桁方向に配設され
たスライド軸上にて往復運動させながら印刷を行うドッ
トラインプリンタにおいて、前記ステッピングモータを
駆動するための励磁数を所定量のシャトルの動作に必要
最小限のストロークに相当する励磁数より多く励磁する
ことにより達成される。

【００１８】前記ステッピングモータの脱調を防止する
ために追加される相励磁は、ステッピングモータの減速
相励磁終了後、あるいはステッピングモータの減速の過
程のいずれかで加えられることにより達成される。

【００１９】また、追加される相切り替えの周波数は制
御処理上可能な限り高周波にしたほうがよい。

【００２０】更に、追加する相励磁の数をシャトルの速
度に応じて変化させてもよい。

【００２１】このように、シャトル動作によりハンマバ
ンクやカウンタバランサの可動物体の慣性力によるロー
タのオーバーランを吸収するようにステッピングモータ
の相切り換えを行うことにより、ステッピングモータの
脱調が発生しなくなる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下図１、図２を基に本発明を詳
述する。

【００２３】図１に本発明によるステッピングモータ２
０駆動時のフローチャートを示す。

【００２４】図１において、コントローラからのシャト
ル起動命令により前記従来技術において説明したシャト
ル速度の異なる運転モード１、モード２、モード３のい
ずれかが選択され、あらかじめプログラムされたデータ
に従ってステッピングモータ２０の相切り換えが行わ
れ、ロータは、加速、等速、減速運動をする。この一連
の動作の減速運動最後の相切り換え終了後、本発明であ
るステッピングモータ２０の脱調防止の相切り換えが選
択実施され、終了と共に再び、加速、等速、減速運動が
繰り返される。前記脱調防止相切り換えを実施すること
で、オーバーランしたロータを瞬時に安定した位置に停
止させることが出来、ロータの慣性力を消失させる事が
出来る。

【００２５】また、シャトル動作を停止させるときも脱
調防止の相切り換えを実施することでロータの停止時間
が早くなり、再起動するときまでの時間を短縮すること
ができ、シャトルの停止を含んだ印刷条件において印刷
速度の向上も可能となる。

【００２６】図２は、本発明のシャトル動作中における
減速途中から加速途中までのハンマバンク１０の速度カ
ーブとステッピングモータ２０の相切り換えのタイミン
グを示す一例である。

【００２７】図２において、ロータは等加速で減速さ
れ、最後の相切り換えＴ１が終了後、図２のＡ部に示さ
れる数ステップの相切り換えを短時間に実施し、次の加
速を開始する。図２のＡ部で行われる相切り換えの回数
は、ステッピングモータ２０の仕様や機器の構成及びシ
ャトルの加速度、トップスピードにより異なるが、ハン
マバンク１０やカウンタバランサ１４の遅れを吸収でき
る数ステップ程度の送りでよい。例えば、図１のフロー
チャートで選択された運転モードに応じて、モード１は
１回、モード２は３回、モード３は５回といったように
する。この時の相切り換え回数は、実験によって最適値
を容易に決定できるものである。

【００２８】また、シャトル反転時のロータのオーバー
ランを防止するために設ける相励磁の追加箇所は、シャ
トルの減速過程中においても有効な手段である。

【００２９】図３に示すように、シャトルの減速過程中
においてもステッピングモータ２０にブレーキをかけて
いるため、モータからの動力を伝えるためのタイミング
ベルト１２などにガタ等によりモータの回転速度に対
し、慣性力によって前記ハンマバンク１０の移動速度が
大きくなる。

【００３０】そこで、この減速過程中においてロータが
ハンマバンク１０に追いつくように、図３Ｂ部に示す様
にロータを瞬時に移動させる相切り換えを追加実施する
ことで、ロータとハンマバンク１０がほぼ同時に停止で
きる。減速過程中に追加する相励磁は複数箇所で実施し
ても良い。

【００３１】また、前述した脱調防止のため追加される
相切り換えの時間（周波数）は、シャトル動作制御上可
能な限り短時間が良く、かつ可動部動作に影響を与えな
い程度の時間が望ましい。相切り換え時間が長ければ長
いほど、また、回数が多いほどシャトル周期が延びるた
め印刷速度の低下になる。本例の場合、１００μｓ前後
が良い。

【００３２】

【発明の効果】上記のような本発明によるシャトル機構
部は、一時的な負荷変動や継時的変動に対しても脱調を
防止できため、部品点数削減により組立、保守性の良い
小型軽量で低価格なシャトル機構部を提供できる。ま
た、多数行改行を含んだ印刷においてもレスポンスの良
いシャトル機構部を提供でき、印刷速度の向上を図るこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例を示すフローチャート。

【図２】本発明の一例を示すハンマバンクの速度波形と
ステッピングモータの相切り換えタイミング図。

【図３】本発明の他の例を示すハンマバンクの速度波形
とステッピングモータの相切り換えタイミング図。

【図４】ドットラインプリンタの印刷原理を示す模式
図。

【図５】従来技術におけるハンマバンクの速度波形とス
テッピングモータの相切り換えタイミング図。

【図６】シャトル減速反転時のハンマバンク、ロータの
動作図。

【符号の説明】

１０はハンマバンク、１２はタイミングベルト、１４は
カウンタバランサ、１６はプーリ、２０はステッピング
モータ、３０は印刷制御装置、４０はシャトル制御回
路、５０はシャトル駆動回路、６０はリニアセンサ、１
００はインクリボン、２００は印刷用紙、３００は用紙
搬送用モータ、４００は用紙搬送用トラクタである。

フロントページの続き (72)発明者 平塚 正文 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機エンジニアリング株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数個の印字ハンマ及び該印字ハンマの駆
   動機構を有するハンマバンクと該ハンマバンクとは逆位
   相で動作するカウンタバランサを一対のプーリとエンド
   レスの搬送帯に結合し、前記プーリの一方に連結された
   ステッピングモ−タを加速減速の繰り返しにより正逆転
   駆動することにより、前記ハンマバンクとカウンタバラ
   ンサを桁方向に配設されたスライド軸上にて往復運動さ
   せながら印刷を行うドットラインプリンタにおいて、 前記ステッピングモータを駆動するための励磁数を所定
   量のシャトルの動作に必要最小限のストロークに相当す
   る励磁数より多く励磁することにより、前記ステッピン
   グモータの脱調を防止することを特徴とするドットライ
   ンプリンタのシャトル制御方式。
2. 【請求項２】請求項１記載のドットラインプリンタのシ
   ャトル制御方式において、 前記ステッピングモータの脱調を防止するために追加さ
   れる相励磁をステッピングモータの減速相励磁終了後に
   加えたことを特徴とするドットラインプリンタのシャト
   ル制御方式。
3. 【請求項３】請求項１記載のドットラインプリンタのシ
   ャトル制御方式において、 前記ステッピングモータの脱調を防止するために追加さ
   れる相励磁をステッピングモータの減速の過程で加えた
   ことを特徴とするドットラインプリンタのシャトル制御
   方式。
4. 【請求項４】請求項１ないし３記載のドットラインプリ
   ンタのシャトル制御方式において、 追加される相切り替えの周波数を制御処理上可能な限り
   高周波にしたことを特徴とするドットラインプリンタの
   シャトル制御方式。
5. 【請求項５】請求項１ないし３記載のドットラインプリ
   ンタのシャトル制御方式において、 追加する相励磁の数をシャトルの速度に応じて変化させ
   ることを特徴とするドットラインプリンタのシャトル制
   御方式。